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基于深度学习的乳腺癌分子分型预测

基于深度学习的乳腺癌分子分型预测

作者：段美华太原理工大学

学位级别：硕士

乳腺癌是世界范围内女性发病率和死亡率较高的肿瘤,对乳腺癌的精准治疗也一直是困扰医学界的一个问题,而影像组学的发展为乳腺癌的精准诊疗带来了新的机遇。由于乳腺癌的高度异质性,不同分子分型的乳腺癌在疾病治疗和诊断方面都有着很... 详细信息

乳腺癌是世界范围内女性发病率和死亡率较高的肿瘤,对乳腺癌的精准治疗也一直是困扰医学界的一个问题,而影像组学的发展为乳腺癌的精准诊疗带来了新的机遇。由于乳腺癌的高度异质性,不同分子分型的乳腺癌在疾病治疗和诊断方面都有着很大的差异,因此提高乳腺癌分子分型分类的准确度,从而提高乳腺癌诊断的准确性,降低乳腺癌的误诊率和过度治疗具有重要的研究意义。除了利用基因表达数据确定乳腺癌的分子分型以外,基于乳腺癌医学影像数据,利用深度学习模型和传统机器学习算法对分子分型开展研究,也是当前的研究热点之一。那么如何提高基于影像组学预测分子分型的精度,使患者得到针对性治疗,是非常重要的问题。针对该问题,基于深度学习和传统机器学习的算法,开展了对TCIA数据库TCGABRCA中的MRI乳腺癌医学图像、TCGA数据库基因表达数据和融合数据进行乳腺癌分子分型分类的预测研究。通过提取医学图像的关键性特征信息识别癌症,深度学习模型和传统机器学习算法在乳腺癌MRI图像数据方面表现出很高的识别能力。深度学习中使用数据增强和迁移学习方法,扩充数据库样本量和优化训练模型,对比了纹理增强数据库和旋转增强数据库的分类效果。主要研究内容如下:首先基于乳腺癌MRI数据库,对比多种深度学习模型,微调VGG16网络,微调方法主要包括冻结网络模型卷积层,添加dropout层进行特征提取,对比两种增强数据库的分类效果。在此基础上,又提出了改进的VGG16网络模型,添加了densenet网络模块,即VGG16+densenet(4)模型,并对比两种增强数据库的分类效果。在同一病例下,利用深度神经网络分类TCGA数据库基因表达数据,调整模型参数设置,得到分类评价指标,并对比了传统机器学习分类结果。融合基因表达数据和改进的VGG16网络模型数据,通过深度神经网络得到分类评价指标。在相同的乳腺癌MRI数据库下,提取图像特征数据,筛选关键特征,使用传统机器学习算法分类,包括支持向量机、决策树、高斯贝叶斯、K-近邻、线性回归和随机森林,测试多种机器学习模型的分类效果。在分类乳腺癌luminal A和非luminal A问题上,对比两种增强效果的数据库,微调VGG16网络模型,准确率为0.94,AUC为0.96;提出改进的VGG16微调网络模型的准确率达到0.96,AUC达到0.97;深度神经网络分类基因表达数据准确率为0.73,AUC为0.79,传统机器学习分类基因表达数据准确率为0.70,AUC为0.71;融合数据分类准确率为0.73,AUC为0.85;传统机器学习算法的分类准确率最高达到0.80,AUC达到0.87。通过上述实验结果表明,提出改进的深度学习模型VGG16+densenet(4),得到了很高的评价指标,提高了乳腺癌分子分型的准确率,具有更好的分类效果,在医学领域有一定的参考价值。

关键词：深度学习乳腺癌分子分型传统机器学习数据增强基因表达数据融合数据

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乳腺癌分子分型及临床意义

中国实用外科杂志 2011年第10期31卷 952-954页

作者：李挺北京大学第一医院病理科北京100034

近年来人类在乳腺癌诊治方面取得巨大成功，诊治手段和策略已发生重要转变，病理学的内容也随之发生转变和拓展，正确评价并预测疗效和疾病转归成为重要的内容。乳腺癌作为高度分子异质性疾病，沿用的解剖学分期和组织学分类已不能满足... 详细信息

近年来人类在乳腺癌诊治方面取得巨大成功，诊治手段和策略已发生重要转变，病理学的内容也随之发生转变和拓展，正确评价并预测疗效和疾病转归成为重要的内容。乳腺癌作为高度分子异质性疾病，沿用的解剖学分期和组织学分类已不能满足其目前的临床诊治需求，尤其缺少能够标志肿瘤生物学行为并对临床治疗提供指导作用的乳腺癌组织学分类方法。

关键词：乳腺癌分子分型基因表达谱免疫组化

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乳腺癌分子分型与保乳可行性相关关系研究

乳腺癌分子分型与保乳可行性相关关系研究

作者：贺科文济南大学

学位级别：硕士

目的与背景乳腺癌在全球女性恶性肿瘤中居首位,是一种异质性恶性肿瘤。不同分子亚型乳腺癌的生物学行为及预后各不相同。乳腺癌分子分型在指导乳腺癌患者的个体化治疗中发挥越来越重要的作用。目前,保乳手术已成为临床I、II期乳腺癌的... 详细信息

目的与背景乳腺癌在全球女性恶性肿瘤中居首位,是一种异质性恶性肿瘤。不同分子亚型乳腺癌的生物学行为及预后各不相同。乳腺癌分子分型在指导乳腺癌患者的个体化治疗中发挥越来越重要的作用。目前,保乳手术已成为临床I、II期乳腺癌的重要治疗手段。保乳手术患者的生存率与根治术比较无显著性差异,但局部复发率却明显提高。虽然一些研究的多因素分析显示,患者年轻、肿瘤体积大、腋窝淋巴结阳性、未行辅助化疗或内分泌治疗等与局部复发有关,但切缘状况仍是最主要的危险因素。有数据表明,切缘阴性者复发率低,5年复发率为3%%,切缘阳性者为12%0%。保证手术中将癌灶切除干净,获得阴性切缘是保乳手术成功、降低局部复发率的首要因素。有报道切缘阳性与肿瘤大小、年龄、淋巴结阳性、淋巴管癌栓、广泛的导管内癌成分阳性有关,但是分子分型与切缘状况的关系尚未明确。本研究通过分析乳腺癌分子分型与保乳手术切缘状态及患者预后的相关因素,探讨乳腺癌分子分型与保乳可行性的相关关系,对临床保乳手术患者选择、手术方式、切缘范围及综合治疗有重要参考价值和指导作用。方法回顾性分析山东省肿瘤医院2010年1月1日017年2月28日,235例行乳房肿块切除术的原发性乳腺癌患者的临床病理资料。根据分子分型将患者分为4组:luminal A型组、luminal B型组、HER2过表达型组和三阴性型组,分析比较四组患者的临床病理特征。采用logistic单因素及多因素回归分析阳性切缘的影响因素,并分析不同分子亚型与切缘状态的关系。对223例保乳成功患者进行随访,采用Cox单因素及多因素回归分析患者无进展生存期的影响因素,Kaplan-Meier法进行不同分子分型的生存分析,并用Log-rank法进行检验。结果本研究患者的保乳成功率为94.9%(223/250)。不同分子亚型患者在年龄(P=0.04)、肿瘤大小(P=0.03)、组织级别(P分子分型(P=0.30)不影响保乳切缘状态,且与患者是否接受新辅助化疗无关(P>0.05)。在luminal A型组患者中,阳性切缘与钼靶钙化(P=0.02)和组织级别(P=0.03)有关,而其他各组中均未见有统计学差异的切缘状态影响因素。有腋窝淋巴结转移者与无淋巴结转移者相比,复发转移风险显著增加(HR=3.448,P=0.03),接受辅助放疗患者复发转移风险降低(HR=0.077,P乳腺癌分子亚型患者的无进展生存率的差别有统计学意义(P=0.03),luminal A型预后最好,luminal B型次之,三阴性型预后最差。结论乳腺癌保乳手术中,分子分型不是影响切缘状态的危险因素,故手术中不必对预后较差的分子亚型行更广泛的切缘切除。虽然不同分子分型患者辅助治疗选择不同,但分子分型不影响保乳可行性。

关键词：乳腺肿瘤乳腺癌分子分型保乳手术切缘预后

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乳腺癌分子分型用荧光分子影像探针

生物医学转化 2021年第2期2卷 72-78,90页

作者：岳秀丽戴志飞哈尔滨工业大学环境学院黑龙江哈尔滨150090 北京大学未来技术学院生物医学工程系北京100871

目前,乳腺癌的临床诊断就是结合病理类型和分子分型(免疫组化)。该方法是有创的,而且不能原位、实时地展现关键生物分子与临床关键信息之间的关系。本文介绍了利用分子影像技术对乳腺癌进行分子分型检测的最新研究进展。荧光成像灵敏度... 详细信息

目前,乳腺癌的临床诊断就是结合病理类型和分子分型(免疫组化)。该方法是有创的,而且不能原位、实时地展现关键生物分子与临床关键信息之间的关系。本文介绍了利用分子影像技术对乳腺癌进行分子分型检测的最新研究进展。荧光成像灵敏度高,且不过分依赖图像分析,只需相应的荧光分子探针,即可实时、定量或半定量、多通道地得到肿瘤组织分子分型信息。因此,研制安全高效、组织穿透力强的近红外荧光分子探针是未来荧光成像技术和乳腺癌分子分型研究的重点。

关键词：乳腺癌分子分型分子影像荧光探针纳米探针多光谱荧光成像

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乳腺癌分子分型在新辅助化疗中的疗效

深圳中西医结合杂志 2019年第24期29卷 130-131页

作者：李红涛焦作市人民医院

目的:探究分析乳腺癌分子分型在新辅助化疗疗效。方法:选取2013年7月至2016年8月在焦作市人民医院进行新辅助化疗的乳腺癌患者118例作为研究对象,对所有患者的临床资料进行回顾性分析,所有患者根据免疫组织化学结果分为4种亚型,即basal-... 详细信息

目的:探究分析乳腺癌分子分型在新辅助化疗疗效。方法:选取2013年7月至2016年8月在焦作市人民医院进行新辅助化疗的乳腺癌患者118例作为研究对象,对所有患者的临床资料进行回顾性分析,所有患者根据免疫组织化学结果分为4种亚型,即basal-like型、Luminal A型、HER2过表达型、Luminal B型,密切观察患者临床表现的变化,分析乳腺癌分子分型在新辅助化疗疗效以及3年内生存率情况。结果:basal-like型组总有效率(94.12%)、HER2过表达型组总有效率(77.78%)与Luminal A型组总有效率(60.00%)、Luminal B型组总有效率(64.10%)相比明显升高;Luminal A型组3年内生存率(91.43%)、Luminal B型组3年内生存率(87.18%)与basal-like型组3年内生存率(70.59%)、HER2过表达型组3年内生存率(74.07%)相比明显升高,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:basal-like型与HER2过表达型在新辅助化疗中,其疗效显著,Luminal A型与Luminal B型远期生存率较高。

关键词：乳腺癌分子分型新辅助化疗乳腺癌

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乳腺癌分子分型下的治疗策略

临床合理用药杂志 2017年第11期10卷 167-168页

作者：邸立君山西省临汾市人民医院肿瘤科 041000

目的分析乳腺癌分子分型下的治疗策略。方法将医院治疗的58例乳腺癌患者进行分子分型后,采用相应的方法进行个体化治疗,并对治疗结果及3年后的治疗情况进行统计分析。结果 Luminal A型治疗效果最为理想,其后分别是Luminal B型、Her-2过... 详细信息

目的分析乳腺癌分子分型下的治疗策略。方法将医院治疗的58例乳腺癌患者进行分子分型后,采用相应的方法进行个体化治疗,并对治疗结果及3年后的治疗情况进行统计分析。结果 Luminal A型治疗效果最为理想,其后分别是Luminal B型、Her-2过表达型、Basal-like型;Luminal A型和Luminal B型预后最好,Basal-like型预后最差。结论通过对乳腺癌患者进行分子分型,并根据分型情况给予对应治疗,可显著提高患者的治疗效果,提高患者生存质量和延长生存时间,具有极高的治疗价值。

关键词：乳腺癌分子分型治疗策略

乳腺癌分子分型的年龄分布及Ki-67表达的影响因素

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临床医学 2017年第10期37卷 21-23页

作者：陈忠彪黎木淦宁麒铭梁家强广西省玉林市第一人民医院普通外科 537000

目的分析乳腺癌分子分型的年龄分布及Ki-67表达的影响因素。方法选取乳腺癌患者340例,将其分为60岁年龄组(68例)。收集包含肿瘤组织的雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)、人表皮生长因子(Her-2)和肿瘤细胞增殖相关核抗原Ki-67的病理资料,... 详细信息

目的分析乳腺癌分子分型的年龄分布及Ki-67表达的影响因素。方法选取乳腺癌患者340例,将其分为60岁年龄组(68例)。收集包含肿瘤组织的雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)、人表皮生长因子(Her-2)和肿瘤细胞增殖相关核抗原Ki-67的病理资料,并进行分子分型,分析乳腺癌分子分型的年龄分布和Ki-67表达与乳腺癌临床病理特点的关系。结果 >60岁年龄组中Luminal A型所占比例明显高于其他两组(P分子分型均相关(P乳腺癌患者的分子亚型和Ki-67表达存在差异,各有不同的临床病理特征,临床上应据此制定个性化治疗方案及进行预后风险的评估。

关键词：乳腺癌乳腺癌分子分型增殖相关核抗原Ki-67 个性化治疗

乳腺癌分子分型与雌激素受体beta亚型及临床病理特征关系的研究

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航空航天医学杂志 2019年第8期30卷 968-969页

作者：郭君兰王丽华胡彦伟焦智民安阳肿瘤医院内二科

目的探讨乳腺癌分子分型与ERβ1,2,5mRNA的表达水平及临床病理特征的关系。方法选取手术并确诊的女性浸润性乳腺癌患者48例,分为LuminalA型、LuminalB型、HER-2过表达型及三阴性型4组。采用实时荧光定量PCR法,检测ERβ1,2,5mRNA在乳腺... 详细信息

目的探讨乳腺癌分子分型与ERβ1,2,5mRNA的表达水平及临床病理特征的关系。方法选取手术并确诊的女性浸润性乳腺癌患者48例,分为LuminalA型、LuminalB型、HER-2过表达型及三阴性型4组。采用实时荧光定量PCR法,检测ERβ1,2,5mRNA在乳腺癌中的表达水平,分析与乳腺癌分子分型的关系,观察不同乳腺癌分子分型与临床病理特征的关系。结果ERβ1mRNA在LuminalA、LuminalB、Her2过表达和三阴型组的中位显示ERβ1mRNA在三阴型组表达最高,其次是在LuminalB组、LuminalA组及HER-2过表达组,ERβ1mRNA表达水平在四组之间存在显著差异性(P乳腺癌分子分型各组之间存在显著差异,其中三阴型乳腺癌表达最高,,因此可能为三阴性乳腺癌治疗提供新的方向。

关键词：雌激素受体beta亚型乳腺癌分子分型

乳腺癌分子分型对多西他塞联合表柔比星新辅助化疗疗效的预测价值

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中国肿瘤临床与康复 2017年第7期24卷 784-788页

作者：王翠平徐鹏徐华山东省青岛市中心医院乳腺外科青岛266042

目的探讨乳腺癌分子分型对多西他塞联合表柔比星新辅助化疗(TE-NAC)疗效的预测价值。方法选取2013年1月至2014年12月间青岛市中心医院收治的128例乳腺癌患者,于化疗前后进行免疫组化分析,按照分子分型结果分为A组(Luminal A型)、B组(Lum... 详细信息

目的探讨乳腺癌分子分型对多西他塞联合表柔比星新辅助化疗(TE-NAC)疗效的预测价值。方法选取2013年1月至2014年12月间青岛市中心医院收治的128例乳腺癌患者,于化疗前后进行免疫组化分析,按照分子分型结果分为A组(Luminal A型)、B组(Luminal B型)、C组(Her-2型)和D组(Basal-like型)四组。比较四组患者临床疗效,并对四组疗效行多因素Cox回归分析。结果四组患者年龄、病灶直径、肿瘤分期临床分期和区域淋巴结等差异无统计学意义(P>0.05)。A组、B组、C组和D组病理完全缓解率(pCR)分别为12.1%、10.8%、37.5%和75.0%,有效(RR)率分别为45.5%、59.0%、87.5%和100.0%,差异均有统计学意义(均P乳腺癌分子亚型为NAC疗效的独立影响因素。结论乳腺癌分子分型可以作为TE-NAC疗效的预测指标。

关键词：乳腺癌分子分型多西他塞表柔比星新辅助化疗预测价值